Las baterías de estado sólido del dron para vuelos en climas fríos

El clima frío severo siempre ha sido un serio desafío para el rendimiento y la confiabilidad de los vehículos aéreos no tripulados. Las bajas temperaturas pueden reducir significativamente la actividad química de las baterías tradicionales, lo que provoca una fuerte disminución de su vida útil, caídas de voltaje e incluso cortes repentinos de energía, poniendo en riesgo misiones de vuelo críticas. Las baterías de estado semisólido nos ofrecen una solución completamente nueva para superar el frío intenso.

¿Por qué las bajas temperaturas son el "archienemigo" de las baterías de drones tradicionales?

La situación de las baterías tradicionales de polímero de litio (LiPo) a bajas temperaturas:

Las bajas temperaturas pueden afectar significativamente el rendimiento de las baterías de los drones, lo que reduce los tiempos de vuelo y potencialmente afecta su misión.

Solidificación del electrolito: a bajas temperaturas, el electrolito líquido dentro de la batería se vuelve viscoso o incluso se solidifica parcialmente, lo que dificulta en gran medida la velocidad de movimiento de los iones de litio.

Un fuerte aumento de la resistencia interna: la obstrucción del movimiento de los iones conduce directamente a un aumento de la resistencia interna de la batería. Para mantener el vuelo, el voltaje de la batería caerá bruscamente (caída de voltaje), lo que activará el mecanismo de protección de batería baja del dron y obligará a la aeronave a aterrizar antes.

Degradación grave de la capacidad: en un entorno de 0 °C, la capacidad disponible de las baterías LiPo tradicionales puede disminuir entre un 30 % y un 50 %. A temperaturas aún más bajas, la pérdida de rendimiento es aún más sorprendente.

Peligro de carga: cargar baterías a bajas temperaturas puede provocar que el metal de litio se filtre, lo que puede dañar permanentemente la batería y presentar un riesgo de cortocircuito e incendio.

Baterías de estado sólido, como tecnología de transición, integra ingeniosamente las ventajas de las baterías líquidas tradicionales y las baterías totalmente sólidas. El núcleo consiste en mezclar materiales de electrodos con electrolitos sólidos y una pequeña cantidad de electrolito para formar una matriz semisólida similar a una sustancia similar a un gel.

Baterías de estado sólidoestán pasando del laboratorio a la vanguardia de las aplicaciones. Entonces, ¿cómo funciona exactamente esta tecnología tan esperada? ¿Cómo cambiará el futuro de los drones?

El proceso de funcionamiento de las baterías de estado sólido es macroscópicamente similar al de las baterías de polímero de litio, y aún implica la migración de iones de litio entre los electrodos positivo y negativo. Sin embargo, los métodos de implementación a nivel micro generan una gran diferencia.

Electrolitos sólidos: Suelen estar fabricados a partir de materiales sólidos especiales como cerámicas, sulfuros o polímeros. Estos materiales tienen una conductividad iónica extremadamente alta, lo que permite que los iones de litio pasen rápidamente y al mismo tiempo aíslan los electrones, combinando perfectamente las dos funciones principales de conducción y aislamiento.

Proceso de trabajo

Cuando una batería se carga o descarga, los iones de litio (Li⁺) se mueven hacia adelante y hacia atrás entre los electrodos positivo y negativo bajo la influencia de un campo eléctrico a través del electrolito sólido, que sirve como un "puente" sólido. Los electrones (e⁻) fluyen a través del circuito externo, formando así una corriente eléctrica para alimentar el vehículo aéreo no tripulado.

Uno de los desafíos clave en el diseño de baterías de estado sólido, independientemente del tipo de electrolito sólido utilizado, es optimizar la interfaz entre el electrolito y el electrodo. A diferencia de los electrolitos líquidos que se adhieren fácilmente a las superficies de los electrodos, los electrolitos sólidos deben diseñarse cuidadosamente para garantizar un buen contacto y una transferencia de iones eficiente.

ZYEBATTERY siempre se ha centrado en tecnologías energéticas de vanguardia. Seguimos de cerca el desarrollo de tecnologías de próxima generación, como las baterías de estado sólido, y estamos comprometidos a brindar al mercado soluciones de energía para drones más seguras y potentes en el futuro, ayudando a nuestros clientes a volar más alto, más lejos y de manera más segura.